直流二倍压整流电路图（多谐振荡电路/时基电路NE555/变压器）

杨桂花 2018-03-28 30048

变流、电压变换、逆变电路

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描述

倍压整流电路是基于电容的储能作用，共同形成倍压整流电路，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。整流元件的耐压相对也可较低，所以这类整流电路特别适用于需要高电压、小电流的场合。

工作原理

倍压整流是利用二极管的整流和导引作用，将电压分别贮存到各自的电容上，然后把它们按极性相加的原理串接起来，输出高于输入电压的高压来。下图是一个2倍压整流电路。

上图中R1、R2为限流电阻，RL为负载的折算值。首先在第一半周E2经V1对C1充电至E2的峰值E2m，第二半周C1上的电压和电源电压相加经V2对C2充电至2E2m。当然开始几个周期电容上的电压并不能真正充到这样高，但经过几个周期以后，C2上的电压渐渐能稳定在2E2m左右，这就是2倍压整流的原理。

直流二倍压整流电路图（一）

倍压整流是利用电容的充放电效应工作的整流方式，其基本电路是二倍压整流电路，多倍压整流电路是二倍压电路的推广。下面分别介绍二倍压及多倍压整流电路的原理：

1）二倍压整流电路其工作原理

当Vm处于负半周时，电压极性如下图（左）所示，D1导通，D2截止;C1充电，电流

方向和C1上电压极性如下图（左）所示，C1电压最大值可达Vm。

当Vm处于正半周时，电压极性如下图（右）所示，D2导通，D1截止;C2充电，电流方向和C2上电压极性如下图（右）所示，由于电荷的存储作用，使输出电压（即C2上的电压）为变压器副边电压的两倍，C2电压最大值可达2Vm。要说明的是：其实C2的电压并无法在一个半周期内即充至2Vm，它必须在几周期后才可渐渐趋近于2Vm。

直流二倍压整流电路图（二）

当将几个由二极管和电容器组成的半波倍压整流电路作几级串联连接时，交流电压经二极管D1～Dn在每半个周期内对电容器C1～Cn进行串并联充放电，用低的交流输入电压就可以获得单级半波倍压整流电路时几倍的直流输出电压。

其工作过程是，首先在交流的负半周时交流电源经D1对C1充电，接着在正半周时交流电源与C1上的电压相加经D2对电容器C2充电，充得的电压是电容器C1充电电压的两倍。接下来在负半周时，除了电源经Dl对电容器C1充电之外，交流电源还与C2上的电压叠加经D3对C3、C1充电，C3上的充电电压是C1上的两倍。在正半周时交流电源与C1上的电压叠加，除了经D2对电容器C2充电之外，还与C1、C3上的电压叠加经D4对电容器C4和C2充电，C4上充得的电压是电容器C1上电压的两倍。以此类推，可知输出的直流电压与半波倍压整流电路的级数有关。图中串接有三级半波倍压整流电路，C2、C4、C6上的充电电压均为C1上的充电电压的两倍，三个电容串联之后充电电压为C1上充电电压的6倍。

直流二倍压整流电路图（三）

电路工作原理

IC接成自激多谐振荡电路，其振荡频率由C1和W4控制。IC③脚输出的振荡信号控制BG1和BG2轮流导通，这样A点的电位相对于B点而言，就成了高低相间的交流电。当lC③脚输出低电平时，BG2导通，BG1截止，这样A点为低电平，B点为高电平，电流就通过B→LED2→LED5→LED4→A流动。此时，LED2、LED5、LED4均发光。当IC③脚输出高电位时，BG1导通，BG2截止，A点为高电位，B点为低电位。此时电流经A→LEDI→LED5→LED3→B流动，LED1、LED5、LED3均发光，这样整个电路就模拟完成桥式整流过程。在电路中LED5用来演示桥式整流电路输出端的正负极性。

元件选择与制作

IC选用时基电路NE555或HA17555等均可。C1和W1可根据实际情况选定，以满足不同需要。五个发光二极管可选用高亮度的，但LED5最好与其他四个LFD颜色不同。电池可用两个6V的层叠电池。整个电路可装在一块较大的三合板上，五个发光二极管均装在板的正面，并在对应位置上描好桥式整流的电路。值得注意的是，C1的取值应使发光二极管在轮流导通与轮流截止时，具有明显的分辨率，调节Wl，能改变振荡频率，即等效改变交流电的频率。若在A、B两点接上一只电压表，在静态时，使指针指在中间刻线位置。这样，随BGI和BG2的轮流导通，指针能左右摆动，就能更直观地演示出“交流电流的方向是不断改变的。”

直流二倍压整流电路图（四）

电路由变压器B、两个整流二极管D1、D2及两个电容器C1、C2组成。

其工作原理如下：二倍压整流电路e2正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2截止，电流经过D1对C1充电，将电容C1上的电压充到接近e2的峰值√2E2 ，并基本保持不变。e2为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，D1截止。此时，C1上的电压Uc1=√2E2与电源电压e2串联相加，电流经D2对电容C2充电，充电电压Uc2=e2峰值+√2E2≈ 2√2E2。如此反复充电，C2上的电压就基本上是2√2E2 了。它的值是变压器电级电压的二倍，所以叫做二倍压整流电路。

在实际电路中，负载上的电压约等于2X√2E2 。整流二极管D1和D2所承受的最高反向电压均为2X√2E2。电容器上的直流电压Uc1=√2E2 ，Uc2=2√2E2 。可以据此设计电路和选择元件。

直流二倍压整流电路图（五）

在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和－个滤波电容器C3，就可以组成三倍压整流电路，三倍压整流电路的工作原理是：在e2的第一个半周和第二个半周与二倍压整流电路相同，即C1上的电压被充电到接近√2E2 ，C2上的电压被充电到接近2√2E2 。当第三个半周时，D1、D3导通，D2截止，电流除经D1给C1充电外，又经D3给C3充电， C3上的充电电压Uc3=e2峰值+Uc2一Uc1≈2√2E2 这样，在RFZ，上就可以输出直流电压Usc=Uc1i+Uc3≈3√2E2，实现三倍压整流。三倍压整流电路在实际电路中，负载上的电压Ufz≈3x1.4E2整流二极管D3所承受的最高反向电压也是电容器上的直流电压为3√2 E2。

照这样办法，增加多个二极管和相同数量的电容器，既可以组成多倍压整流电路，见图三倍压整流电路。当n为奇数时，输出电压从上端取出：当n为偶数时，输出电压从下端取出。

必须说明，倍压整流电路只能在负载较轻（即Rfz较大。输出电流较小）的情况下工作，否则输出电压会降低。倍压越高的整流电路，这种因负载电流增大影响输出电压下降的情况越明显。

用于倍压整流电路的二极管，其最高反向电压应大于。可用高压硅整流堆，其系列型号为2DL。如2DL2/0．2，表示最高反向电压为2千伏，整流电流平均值为200毫安。倍压整流电路使用的电容器容量比较小，不用电解电容器。电容器的耐压值要大于1．5x ，在使用上才安全可靠。

直流二倍压整流电路图（六）

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